O emprego da técnica de agrupamento e as representações espaço-temporais

Após a análise espacial dos parâmetros climáticos (precipitação, erosividade, temperatura, evapotranspiração potencial e excedente hídrico) selecionados para a presente pesquisa, nas escalas anual e sazonal, realizou-se o emprego da técnica de agrupamento (Clustering), especificamente para os resultados mensais, com o objetivo de sintetizar e compreendê-los de forma conjunta aos fatores geográficos do clima, dentre eles a altitude, latitude e circulação atmosférica, e demais elementos climáticos associados.

Utilizada em processos de classificação, a análise de agrupamento faz parte de um conjunto maior de técnicas estatístico denominado de Análise Multivariada e é comumente realizada para agrupar objetos formando grupos homogêneos internamente e heterogêneos entre si (SILVESTRE; SANT‟ANNA NETO; FLORES, 2013). Dessa forma, a análise cluster transforma um conjunto de variáveis, neste caso os postos pluviométricos e a estação meteorológica, em regiões homogêneas unidas por sua similaridade quanto aos atributos climáticos.

Na análise de agrupamento, considera-se como fundamental a definição preliminar de uma medida de similaridade entre os grupos a serem constituídos. Como as variáveis classificatórias utilizadas nesse estudo são variáveis reais e, portanto, são

mensuradas em uma escala de intervalo, é conveniente adotar uma medida de distância com propriedades métricas, tendo sido escolhida a distância Euclidiana, por mostrar-se adequado às características das variáveis em consideração (KELLER FILHO; ASSAD; LIMA, 2006).

Adotou-se o método de ligação hierárquico Ward, que mensura a distância entre dois grupos pela soma de desvios ao quadrado dos pontos ao centróide e que tem a atribuição de um elemento a um grupo feito de modo a minimizar a soma dos quadrados dentro dos grupos. Martin et al. (2008) mencionam que esse é um dos métodos mais aplicados em estudos para minimizar a variabilidade entre os dados e, por isso, também nomeado de variância mínima.

Foi utilizado o software Statistica versão 7.0 2 para o processo de análise cluster e para a sua representação gráfica a partir da elaboração do gráfico denominando dendograma, ou árvore de ligação, o qual apresenta um resumo do método aplicado, considerando desde o passo inicial, unindo os primeiros dois objetos, até o passo final no qual todos os elementos foram agrupados constituindo um único grupo. O ponto de corte foi realizado em conformidade a interpretação dos resultados anuais e sazonais de cada atributo climático e a proximidade espacial entre os postos pluviométricos e a estação meteorológica em relação às regiões identificadas.

Como proposta, após a aplicação da técnica de agrupamento e a formação das regiões homogêneas, foi realizado o zoneamento climático da bacia hidrográfica do rio Itararé (PR). Seguiu-se, como principal critério, a análise da distribuição espacial das regiões homogêneas e a sua relação com os demais atributos climáticos, dentre eles a hipsometria e a revisão literária sobre a dinâmica atmosférica regional. Esse procedimento recebeu a nomenclatura de zoneamento devido ao caráter sintético em relação à definição das regiões homogêneas.

A técnica de agrupamento também foi empregada para a identificação de anos anômalos quanto à pluviosidade, o número de dias de chuva e a erosividade das chuvas, todos estes para a escala anual, com a finalidade de descrever qualitativamente a variação anual desses parâmetros. Os anos excepcionais receberam nomenclaturas que seguiram uma análise subjetiva quanto aos agrupamentos obtidos e aos dados descritos. Posteriormente, foram escolhidos dois anos excepcionais quanto à pluviosidade anual, identificadas pelos agrupamentos, para o emprego e a análise comparativa dos sistemas

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de classificação climática considerados mais representativos para os objetivos da presente pesquisa.

4.7 Elaboração dos produtos cartográficos

Para a elaboração das cartas de distribuição da precipitação pluviométrica, evapotranspiração potencial, deficiência e excedente hídrico, classificação climática e índice de erosão das chuvas da área de estudo, utilizou-se o aplicativo Surfer 3, versão 7.0, que utiliza um arquivo com o contorno da área de estudo digitalizado, baseando-se nos valores de longitude e latitude, e outro arquivo com os valores calculados, tais como a média, o desvio padrão e o coeficiente de variação de cada estação com suas respectivas coordenadas geográficas.

O programa “surfer” apropria-se do método reticulado, para realizar a

interpolação de dados, com os quais foram gerados os valores para a construção das isolinhas. A interpolação dos dados no reticulado do programa foi feita através do método de Kriging, considerado o mais adequado para este tipo de interpolação, pois possibilita a melhor representação da continuidade dos fenômenos geográficos. Especificamente, Carvalho e Assad (2005) destacam a eficiência da interpolação da pluviosidade através deste método por apresentar uma menor dependência espacial. Destaca-se que o método de interpolação krigagem mostrou-se mais eficaz com o modelo semivariograma esférico, com uma menor quantidade de núcleos isolados, e concordante com o utilizado por Gardiman Júnior et al. (2012).

A carta de hipsometria e declividade foram elaboradas a partir de informações das imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), elaboradas pela NASA (National Aeronautics and Space Administration). Essas imagens contêm dados topográficos que recobrem o mundo todo e são disponibilizadas gratuitamente via sítio eletrônico pelo USGS Eros Data Center (Centro de Dados do Departamento de Levantamento Geológico dos Estados Unidos). De posse das imagens SRTM, que recobrem a área da bacia hidrográfica do rio Itararé (PR), foi possível a elaboração da carta de hipsometria e declividade no aplicativo ArcGis 4 versão 10.3.

A carta de cobertura vegetal e uso da terra foi elaborada por meio de imagens de satélite LandSat 8 sensor TM que são distribuídas gratuitamente via sitio eletrônico do

3 _{Surfer é um produto registrado da empresa Golden Software Inc.} 4

Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE) e, posteriormente foram classificados os elementos das imagens por máxima verossimilhança (MAXVER) no aplicativo ENVI versão 5.1 5.

As informações referentes às cartas das formações litológicas, tipos de solos, formações fitogeográficas e divisões administrativas, que serviram para a caracterização, e base da bacia hidrográfica foram extraídas do sítio eletrônico do Instituto de Terras, Cartografia e Geodésia (ITCG, 2014), em arquivos Shapefile (*.Shp). Posteriormente tais cartas foram trabalhadas no aplicativo ArcGis. Após essa etapa, todas as cartas foram finalizadas utilizando-se do aplicativo Corel Draw6.